Un equipo binacional de investigadores chinos y japoneses aprovecharon por primera vez un extraño proceso cuántico que modifica el tiempo e ignora la noción convencional de causalidad para mejorar el rendimiento de las llamadas baterías cuánticas. En la actualidad, las baterías cuánticas solo existen como experimentos de laboratorio, pero se espera que algún día se combinen en una aplicación práctica y plenamente funcional.
Se espera que la tecnología futurista de las baterías que aprovechan los fenómenos cuánticos para obtener, distribuir y almacenar energía, superen las capacidades y la utilidad de las baterías químicas convencionales en determinadas aplicaciones de baja potencia, especialmente cuando las oportunidades de recargar son escasas.
Jugar con el tiempo y la causalidad a escala cuántica
«Si bien las baterías químicas se rigen por las leyes clásicas de la física, las partículas microscópicas son de naturaleza cuántica, por lo que tenemos la oportunidad de explorar formas de usarlas que dobleguen o incluso rompan nuestras nociones intuitivas de lo que sucede a pequeña escala. Estoy particularmente interesado en la forma en la que las partículas cuánticas pueden funcionar para violar una de nuestras experiencias más fundamentales, la del tiempo«, comentó Yuanbo Chen, estudiante de posgrado de la Universidad de Tokio.
El equipo experimentó con formas de cargar una batería cuántica utilizando aparatos ópticos como láseres, lentes y espejos, pero necesitaron un enfoque cuántico donde los eventos no están causalmente conectados como lo están las cosas cotidianas. En el ámbito clásico, la causalidad sigue un camino claro, lo que significa que, si el evento A conduce al evento B, entonces se excluye la posibilidad de que B cause A.
El orden causal indefinido
A diferencia de este enfoque clásico, el nuevo efecto cuántico al que llaman orden causal indefinido (ICO, por sus siglas en inglés) permite que existan simultáneamente ambas direcciones de causalidad en lo que se conoce como superposición cuántica. La superposición permite que los acontecimientos se desarrollen a lo largo de dos caminos paralelos a la vez.
De esta manera, A antes de B y B antes de A, son simultáneamente verdaderos. En cierto modo esto interfiere con el tiempo y el orden causal indefinido porque un evento que sigue a otro también puede influir en el resultado del evento como si viniera antes. Su investigación la publicaron recientemente en Physical Review Letters.
Los resultados
En el mundo clásico, si intentaras cargar una batería usando dos cargadores, tendrías que hacerlo en secuencia, limitando las opciones disponibles a solo dos órdenes posibles. Sin embargo, ICO abre la posibilidad de cargar baterías cuánticas de una manera claramente poco convencional. Aquí pueden existir simultáneamente varios cargadores dispuestos en diferentes órdenes, formando una superposición cuántica.
«Con ICO, demostramos que la forma en que se carga una batería compuesta de partículas cuánticas podría afectar drásticamente su rendimiento», señaló Chen.
«Vimos enormes ganancias tanto en la energía almacenada en el sistema como en la eficiencia térmica. Y de manera algo contraria a la intuición, descubrimos el efecto sorprendente de una interacción que es inversa a lo que se podría esperar: un cargador de menor potencia podría proporcionar energías más altas con mayor eficiencia que un cargador de potencia comparablemente mayor«, explicó Chen.
